Sebelum saya menjelaskan konsep fisika yang ada dalam permainan biliard, saya akan menjelaskan cara bermain biliard terlebih dahulu..
Setelah saya berkonsultasi dengan salah satu teman di kelas saya yang sudah jago bermain biliard, saya akan menceritakan pada anda semua. Inti cerita permainan biliard adalah bola putih polos sebagai patokan. Peralatan yang dibutuhkan adalah bola putih, bola warna berjumlah 9 dengan masing-masing bola diberi nomor, tongkat untuk menggerakkan bola, serta meja biliard.
Aturan utama adalah, setiap pemain harus memasukkan keseluruhan bola bernomor sesuai urutan dengan cara tongkat disodokkan pada bola putih yang diarahkan ke bola bernomor sesuai urutan. Bola putih tidak dapat dipindah-pindah, harus mengikuti permainan sebelumnya dimana bola putih berhenti. Jumlah pemain untuk bola 9 adalah dua orang. Pemain pertama mengarahkan tongkat pada bola putih dan harus memasukkan bola bernomor satu terlebih dahulu dengan cara menyodok bola putih sehingga bola putih dan bola bernomor satu saling terpantul (bertumbukan). Jika masuk, maka melanjutkan ke bola nomor dua dan seterusnya. Jika tidak masuk, maka pemain pertama diganti pemain kedua. Jika salah satu pemain salah memasukkan bola yaitu bola yang masuk tidak urut nomor yang ada, maka pemain terkena foul dan harus diganti oleh pemain lainnya yang boleh memindahkan bola putih sesuai keinginan. Pemenang adalah yang berhasil memasukkan bola bernomor 9 paling akhir.
Jika menggunakan bola 8 maka jumlah pemain empat orang dan ada sedikit perbedaan peraturan. Sekian pengetahuan umum permainan biliard yang bisa saya sampaikan, selanjutnya saya akan menjelaskan prinsip fisika permainan ini.
Permainan ini secara dasar merupakan aplikasi dari konsep fisika mekanik yaitu momentum.
TUMBUKAN
Tumbukan yang terjadi antar dua bola dimana sebelumnya telah diarahkan terhadap posisi tertentu agar menumbuk bola yang ingin dimasukkan, sudut stick pemukul terhadap bola putih, menjadi sangat berpengaruh pada keberhasilan seorang pemain untuk memasukan bola ke lubang yang diinginkan.
Berikut adalah ilustrasi tumbukan yang terjadi antara dua bola (dalam hal ini bola putih dengan bola bernomor) :
Perhitungan awal yaitu menghitung bidang normal tumbukan yang berupa garis penghubung antara 2 pusat bola. Cara termudah untuk menghitungnya yaitu:
Selanjutnya adalah membagi setiap vektor kecepatan kedalam normal component dan tangential component. Normal component untuk bola 2 akan searah dengan vektor normal, dan normal component untuk bola 1 akan berlawanan arah dengan vektor normal.
Besarnya vektor normal ini dapat dihitung menggunakan perkalian dot, seperti dibawah ini :
Untuk perhitungan tangential component menggunakan pengurangan vektor seperti berikut :
Komponen kecepatan tangensial tidak berubah saat kedua bola bertumbukan. Untuk itu digunakan rumus hukum kedua Newton
mv adalah momentum linier bola. Gaya total sama dengan nol pada dua bola selama tumbukan dan dilambangkan p, sehingga Δp = 0 yang disebut dengan konsep kekekalan momentum linier yang mengandung makna bahwa momentum total sistem akan tetap konstan tanpa adanya pengaruh dari gaya luar. Persamaan yang digunakan sebagai berikut :
Masa bola sama, sehingga diperoleh persamaan baru sebagai berikut :
Berdasarkan persamaan di atas, nilai total elastisitas dalam bola adalah :
GAYA GESEK
Selain tumbukan antar dua bola, terdapat pula gaya gesek pada bola terhadap karpet di meja yang mana bola meluncur dan menggelinding (rotasi).
Batas antara perubahan dari gerak meluncur menjadi gerak rotasi diberikan oleh persamaan berikut :
|Vp| = R. | ω |
Vp adalah batas kecepatan bola pada suatu titik kontak dengan karpet, R adalah jari-jari bola, dan w adalah kecepatan sudut. Gaya gesek yang terjadi sangat berpengaruh yang sesuai dengan hukum kedua Newton dan dapat mencari nilai kecepatan sudut untuk gerak meluncur yang ada berdasarkan persamaan berikut:
Untuk mencari kecepatan sudut pada gerak rotasi menggunakan rumus yang sama, namun nilai koefisien gesek berbeda karena gaya gesek pada gerak rotasi lebih kecil dengan gaya gesek pada gerak meluncur.
0 komentar:
Posting Komentar